HSN首席科学官 Daniel Sun | 信息安全漫谈之传统加密方式

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Daniel Sun

HSN超速链首席科学官，计算机专业硕士，数据安全专家，曾多次获得全国大学生数学建模、全国"挑战杯"课外学术竞赛国家级及省级奖励，保送研究生，读研期间发表论文多篇，毕业后曾就职于华为和启明星辰从事密码和通信系统的研发管理，具有丰富的区块链产品开发与管理经验，曾领衔开发过多套系统并成功广泛商用。

传统加密方式

从遥远的古代人们就开始关注隐私安全，尤其是在战争中，为了防止信息泄露人们用尽了各种办法。
概而言之，主要可分为两类:一类是替代，一类是置换。

01. 替代

替代常见的有：
单表代替密码
，
caser密码，playfair密码，hill密码，vigenere密码。

单表代替

是将明文中一特定字符替换为另一固定字符达到加密目的；
caser密码

对字母加和后取余处理。
playfair密码

先将密钥排入某个n*m矩阵中，未在密钥中出现的字母再依次排列，加密时对明文进行填充，同行循环向右处理，同列循环向下处理，其他字母按对角线处理，该加密在一战和二战中被大量使用。
hill密码

采用加密矩阵及解密矩阵对明文进行加密及解密处理，大家知道随着明文密文获取消息增多，矩阵是可以被还原回来的，所以也不安全。
vigenere密码

采用多表来加密，在单表基础上扩了一下。

02. 置换

置换加密有栅栏技术及轮转机。

栅栏技术将明文按一种方式排列写入再按另一种方式读出，解密时则相反。

轮转机利用转轮对每个字母进行加密处理，解密时做逆操作。

近代在我军抗战历史上，周恩来等同志发明了一种加密方式：两人先约好一本书，分开时两人若要通信约定，采用哪几页哪几行字作为密钥和要传输的信息进行加密，即使别人拿到密文不知道书也无法解开。
相当于一次一密制，这在通信中最高安全水平了，只要书不被发现。

另外一个广为传知的是无线电信息传输时是很容易被窃听的，为保证安全，人们想到了一个绝佳的办法：采用具备地方方言浓郁的小语种进行传输，比如闽南话和浙江话，更甚的是通话过程中往往会进行多方言切换，这都是经过特殊训练的，一般人根本听不懂。

03. 缘由：不安全性

但是传统的加密方式已经不被人们使用，这是什么原因呢？

在1976年安全学科出现了一本划时代著作《密码安全几个新方向》，这本书里系统总结了之前的加密算法，并提出了新的安全理论。
传统加密算法到了近代为什么都不再使用了呢？因为
人类的语言都具有统计特性。

人类语言都具有统计特性，一个明显例子是我们的输入法输入相同拼音输出的汉字是有优先级顺序的，常用的放前面。
英文里各个字母及单词出现的频率都是不同的，如果没有使用混淆，即加密前单词出现的频率，那么在加密后变成相应字母后出现的频率还是相同，依据出现的频率便可推断相应的字母及单词。

这里还有个有意思的例子：早期时候胡适先生在读到《红楼梦》时发现《红》的前80回与后40回写作风格迥然不同，便怀疑后四十回不是曹雪芹所写，后来这件事情一直处于争论中，后续也无法拿出有力证据来。

到了80年代时，复旦大学的李贤平老师和他的学生，便开始统计《红》中各单元的虚词来（这里统计虚词是因为就一位作家而言其写作风格完全由其习惯使用的虚词而决定），将这些虚词统计出来后进行分类，在将曹所写其他文章也统计出来，采用聚类分析法进行分析，结果发现前80回却系曹所写，但后40回却非高鹗一人所写，这也从某个侧面证明了数学的威力。

二战时的密码破译大都基于统计学来破译的。从以上两个例子，我们不难看出，传统的加密方式由于具有统计特性，存在不安全性。

现代安全理论从提出到现在前前后后经历了几十年，现代安全理论又有哪几类，在哪些方面存在不同之处呢？下节我们细谈现代安全理论。

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